package EightSort;

import java.util.Arrays;
import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Stack;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: lishuo
 * Date: 2024-02-29
 * Time: 20:09
 */
public class EightSort {
    // 定义一个交换函数
    public static void swap(int[] array,int x,int y) {
        int tmp = array[x];
        array[x] = array[y];
        array[y] = tmp;
    }

    /**
     * 1.直接插入排序
     * 思路：从第二个数开始向后遍历数组，与前面的有序序列对比，找到一个合适的插入位置
     */
    public static void insertSort(int[] array) {
        // 从第二个元素开始
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            // 找位置
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0; j --) {
                if (tmp < array[j]) {
                    // 让位置
                    array[j+1] = array[j];
                    // 此时j+1下标就是插入位置
                } else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 希尔排序
     * 思路：根据增量进行分组插入排序
     * @param array
     */
    public static void shellSort(int[] array) {
        // 确认增量
        int gap = array.length/2;
        while (gap > 1) {
            shell(array,gap);
            gap /= 2;
        }
        // 保底(非常快)
        shell(array,1);
    }

    private static void shell(int[] array, int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length; i ++) {
            // 每组进行插入排序
            int j = i - gap;
            int tmp = array[i];
            for (; j >= 0 ; j -= gap) {
                // 下面同插入排序，不断交换
                if (tmp < array[j]) {
                    array[j+gap] = array[j];
                } else {
                    break;
                }
            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 直接选择排序
     * 思路：保证每次选出的元素是当前未排序序列中最小的
     * 特点：没进行一次选择排序，意味着一个元素有序
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            // 找最小下标
            int min = i;
            for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[min]) {
                    min = j;
                }
            }
            // 交换
            swap(array,i,min);
        }
    }

    /**
     * 堆排序
     * 思路：利用堆的性质，即堆顶元素为最大或最小元素的特点，每次确定一个元素位置，直到有序
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
        // 1.建大根堆（排升序）
        createHeap(array);
        // 2.排序
        int end = array.length - 1;
        while (end > 0) {
            swap(array,0,end);
            shiftDown(array,0,end);
            end --;
        }
    }

    private static void createHeap(int[] array) {
        for (int parent = (array.length - 2)/2; parent >= 0 ; parent --) {
            // 向上调整算法建堆
            shiftDown(array,parent,array.length);
        }
    }

    private static void shiftDown(int[] array, int parent, int length) {
        // 找到当前单元孩子下标
        int child = parent*2 + 1;
        while (child < length) {
            // 找到较小的孩子下标
            if (child + 1 < length && array[child + 1] > array[child]) {
                child ++;
            }
            if (array[parent] < array[child]) {
                swap(array,parent,child);

                parent = child;
                child = parent*2 + 1;
            } else {
                break;
            }
        }

    }

    /**
     * 冒泡排序
     * 思路：每次确定最后一个元素的顺序
     * @param array
     */
    public static void bubbleSort(int[] array) {
        // 第一个循环确定趟数
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            // 判断有序的标志位
            boolean flag = false;
            // 第二个循环确定每趟比较的次数
            for (int j = 0; j < array.length - i - 1; j++) {
                if (array[j] > array[j+1]) {
                    swap(array,j+1,j);
                    flag = true;
                }
            }
            if (!flag) {
                // 如果flag为false，说明一次没交换，那么就是有序了
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序
     * 思路：递归找基准值排序
     * 特点：每次排序能够确定一个元素的有序位置
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array) {
        quick(array,0,array.length-1);
    }

    // hoare版本（基准值的位置最后挪动）
    private static void quick(int[] array, int left, int right) {
        if (left >= right) {
            return;
        }
        int pivotIndex = partition(array,left,right);
        // 排左边
        quick(array,left,pivotIndex);
        // 排右边
        quick(array,pivotIndex+1,right);
    }

    private static int partition(int[] array, int left, int right) {
        // 记录基准值下标
        int i = left;
        // 记录基准值
        int pivot = array[left];
        while (left < right) {
            // 做基准值，右边先走
            // 找小于基准值的
            while (right > left && array[right] >= pivot) {
                right --;
            }
            while (right > left && array[left] <= pivot) {
                left ++;
            }
            // 交换
            swap(array,left,right);
        }
        swap(array,i,left);
        return left;
    }

    /**
     * 快排挖坑法
     * @param array
     * @param left
     * @param right
     */
    public static void quickSort2(int[] array,int left, int right) {
        if (left >= right) {
            return;
        }
        int pivotIndex = partition2(array,left,right);
        // 排左序列
        quickSort2(array,left,pivotIndex);
        // 排右序列
        quickSort2(array,pivotIndex+1,right);
    }

    private static int partition2(int[] array, int left, int right) {
        // 记录基准值
        int pivot = array[left];
        while(left < right) {
            // 左边为基准值右边先走
            while(left < right && array[right] >= pivot) {
                right --;
            }
            array[left] = array[right];
            while(left < right && array[left] <= pivot) {
                left ++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = pivot;
        return left;
    }

    /**
     * 归并排序
     * 思路：分解+合并
     * @param array
     */
    public static void mergeSort(int[] array,int left,int right) {
        // 递归终止条件
        if (left >= right) {
            return;
        }
        int mid = (left + right) / 2;
        // 递归拆解
        mergeSort(array,left,mid);
        mergeSort(array,mid + 1,right);

        // 合并
        merge(array,left,right,mid);
    }

    private static void merge(int[] array, int left, int right,int mid) {
        int s1 = left;
        int s2 = mid+1;
        int len = right - left + 1;
        // 创建临时数组
        int[] tmp = new int[len];
        int k = 0;
        // 合并两个有序数组的数据
        while (s1 <= mid && s2 <= right) {
            if (array[s1] < array[s2]) {
                tmp[k++] = array[s1++];
            } else {
                tmp[k++] = array[s2++];
            }
        }
        // 合并剩余元素
        while (s1 <= mid) {
            tmp[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= right) {
            tmp[k++] = array[s2++];
        }
        // 将排序好的元素放到原数组中
        for (int i = 0; i < tmp.length; i ++) {
            array[i + left] = tmp[i];
        }

    }


    public static void main(String[] args) {
        // 1、插入排序
        int[] array = {9,8,6,5,7,4,2,3,1,0};
//        insertSort(array);

        // 2.希尔排序
//        shellSort(array);

        // 3.直接选择排序
//        selectSort(array);

        // 4.堆排序
//        heapSort(array);

        // 5.冒泡排序
//        bubbleSort(array);

        // 6.快速排序
//        quickSort(array);
//        quickSort2(array,0, array.length-1);

        // 7.归并排序
        mergeSort(array,0,array.length-1);
        System.out.println(Arrays.toString(array));

        Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
    }



}
